【摘 要】
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压电陶瓷是一种重要的电子功能材料,广泛应用于传感器、执行器及超声换能器之中。近些年,随着航空航天、新能源及汽车制造等工业的发展,对于能在高温下应用的压电材料十分迫切。BiFeO3-BaTiO3（BF-BT）压电陶瓷不仅居里温度很高,同时其压电性能也较优异,引起了人们的重点研究。本文选用具有准同型相界的0.7BF-0.3BT陶瓷组分。系统研究了烧结工艺、增加Bi含量及固溶铁电体等方法,对于BF-BT
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压电陶瓷是一种重要的电子功能材料,广泛应用于传感器、执行器及超声换能器之中。近些年,随着航空航天、新能源及汽车制造等工业的发展,对于能在高温下应用的压电材料十分迫切。BiFeO3-BaTiO3（BF-BT）压电陶瓷不仅居里温度很高,同时其压电性能也较优异,引起了人们的重点研究。本文选用具有准同型相界的0.7BF-0.3BT陶瓷组分。系统研究了烧结工艺、增加Bi含量及固溶铁电体等方法,对于BF-BT陶瓷微观结构、电性能及高温稳定性的作用规律。1、研究了烧结工艺对BF-BT陶瓷显微组织、晶格结构及电性能的影响。研究发现,适当提高烧结温度,有助于陶瓷向三方相畸变,并促进陶瓷颗粒的生长。但温度过高,铋元素挥发较多,会使陶瓷内孔洞增加,密度有所降低。在1000℃下烧结3 h,得到了三方相与伪立方相共存的晶相结构。该陶瓷最佳压电性能、最大剩余极化与居里温度分别为:110 pC/N、20.03μC/cm~2和490℃。2、系统研究了Bi2O3过量对陶瓷显微组织、晶格结构、电学性能的作用规律。结果表明,铋的增加对于晶粒的生长有明显改善。此外,Bi元素过量还抑制了第二相晶粒的析出。在Bi过量3 mol%时,0.7Bi1.03Fe O3-0.3BaTiO3陶瓷获得了最高相对密度96.7%,其压电铁电参数为:d33=163 pC/N、Pr=24.2μC/cm~2,介电损耗tanδ=4.2%。此外,Bi过量1 mol%的样品,陶瓷的最大居里点为Tc=500℃。3、选用铁电体0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3（BNT-7BT）组元。研究其固溶含量对BF-BT陶瓷的电性能、晶体结构及显微组织的影响。BNT-7BT的溶入,促使陶瓷晶格中伪立方相的比例增加。（BF-BT）-x（BNT-7BT）压电陶瓷,在x=0.01时晶粒平均尺寸增加至8.55μm,并具有最大剩余极化和最高压电常数:Pr=25.9μC/cm~2,d33=193 pC/N。但是,BNT-7BT组元的融入,使陶瓷居里温度和退极化温度有所降低,在x=0.01时陶瓷的Tc约450℃,Td约350℃。随BNT-7BT组元的增多,陶瓷还出现了弛豫铁电体特征。
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